金刚石镀前处理新工艺

mc1976

1　镀前处理新工艺
　　金刚石是目前发现的硬度最高、锋利性较好的磨粒。采用电镀的方法将金刚石磨料“电镀”在金属基体上，代替传统的压铸烧结法，不仅投资少、成本低，而且避免了在高温情况下金刚石的氧化，保证了金刚石的硬度和锋利性。
　　在整个电镀金刚石过程中，90%以上的电镀层结合不良是由于镀前处理不良所致。因此，要提高电镀质量，最主要的是做好镀前处理。
　　镀前处理的内容大致包括：除油、防锈、浸蚀、酸洗、活化清洗以及加辅助电极和装挂等。
　　为了提高镀层质量，经过对国内外的电镀行业情况进行分析和比较，结合实际，制定了镀前处理新工艺流程如下：去毛刺→清洗→涂绝缘胶→擦洗→化学除油→热、冷水冲洗→酸洗→冷水冲洗→电化学除油→冲洗→阳极处理→冲洗入槽。
& H: P6 l  c7 {　　1.去毛刺　用砂纸和手锉将工件上的毛刺除去，防止工件表面呈现介电的不良状态。
　　2.清洗　用酒精将工件擦洗一遍，初步清除工件表面的油污。
　　3.涂绝缘胶　将擦洗后的工件，在非镀部位上涂一层快速粘合剂，使非镀部位绝缘。
; i2 {6 P( F% I& F, a+ x7 A* r# x　　4.擦洗　为了防止需镀部位被涂上绝缘胶，用手锉或砂纸将该部位再打磨一遍，然后冲洗。
6 f, X4 _) q. N+ O　　5.化学除油　除油剂配方如表1所示。
  ~1 N3 D3 F- w) M( W+ v& {表1  除油剂配方表
药品名称
4 w, M8 D. \( r' ~% Z4 B! |规格
' u0 Q$ Q5 c/ Z含量/g.L-1
# n: O" P5 b, p, ]: w碳酸钠
C.P
55
氢氧化钠
2 E9 v/ F! t" f. Q, G1 Y- p  @C.P
# }4 J5 y2 z' h10
硅酸钠
, z, r% ]/ V# aC.P
6
1 E* Y: b5 N$ I$ J5 E& h十二烷基硫酸钠
C.P
* A- Z' @4 f4 [1
氢氧化钠具有很强的皂化作用，与动植物油反应，生成可溶性飞皂和甘油。
4 n: X$ v0 ~2 U/ V; m( h* z: ^1 M3 A　　十二烷基硫酸钠是一种表面活呼剂，在其十二烷基疏水基团和硫酸根亲水基团的协同作应下，降低了液体与工作之间的表面张力。它作为一种碱液添加剂，加快了除油速度。
碳酸钠和硅酸钠则是两种缓冲剂对处来酸起缓冲作用，使融液的PH值基本上保持不边。
) E9 v- e, r! }' H　　将工件置与于上述溶液中，在40℃～60℃的情况下清洗30分钟左右。
6.热，冷水冲洗先用热水冲洗，在用冷书冲洗，避免除油液进入酸溶液中。
8 P+ K& y& h0 t6 _; y) z6 c7.酸洗　酸洗液配方见表2所示，其目的是去除基体表面的氧化皮。
$ q4 C( V- w8 l表2  酸洗液配方表
5 }4 d1 N; l4 C药品名称
: G# t2 Q. E. u0 i$ d规格
含量
盐酸
C.P
1 A1 p, Z  r+ Q0 f1:1(体积比)
& a2 o+ _/ H" a　8.冷水冲洗　酸洗后，将工件夹出，用冷水冲洗，然后装挂到电化学除油槽内。
% n3 w7 @( ~- f' U9 @5 }# Z7 v　9.电花学除油　电化学除油剂配方见表3
表3  电化学除油剂
9 `6 F) M- ~- }. b* Z7 W药品名称
% [3 `& p0 G' |( p. d规格
含量/g.L-1
, U$ p9 I0 b! O6 _0 x. Y, R) b: J氢氧化钠
C.P
6 @( N& h; ]' C! o$ f% }% y2 @16
3 w7 ?1 }! j) p+ q3 P碳酸钠
C.P
40
7 o7 {# B( l9 ^3 ?4 M& c5 R磷酸钠
1 w2 ], P) f* S; m. `3 B) r7 iC.P
16
　　把工作装挂在此溶液内，接同点源，先阴级处理1分钟，然后阳极处理3分种。所采用的电流密度为10A/dm2，电极为不锈钢板。电化学除油的反应如下：
7 p  H/ r+ z4 j2 O阳级除油：4OH--2e=O2↑+H2O
2 J6 B6 j+ j4 R  U! C0 u阴极除油：2H++2e=H2↑
$ D* j0 d# Z$ }　　采用先阴后厌极的联合除油法，具有去油速度快，无氢脆的优点。
$ M, q* s8 J3 U　10.冲洗将用电化学除油后的工件用书进性行冲细洗，准备竟行阳行处理。
$ U6 w- r# Z; {( k3 K　11.阳极处理　阳极处理液配方见表4所示，将基体装挂好，需镀部位插入该液中。负极用铅板，正极用基体。电流密度为25A/dm2,通电时间为3分钟。阳级处理避免了产生氢脆的现象，尤其适合于入槽前的最后一道工序。
0 a+ g% g" g0 V) f" d5 p表4  阳极处理液配方表
& f' X! B) M; K1 S7 e) ~' X药品名称
规格
含量/g。L-1
- w# [, H# I! {硫酸（比重
& H' ^, u" u. Q2 {C.P
& l, }0 y( e+ b7 A' M* S2：3（体积比）
; z8 C+ b8 ?/ k　12.冲洗入槽　将阳极处理完毕的基体快速进行冲洗后，放入电镀槽中，准备电镀。
　　至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。
* `; t6 V" {" x" D6 i* U1 ~, ?2　实验结果
, ]& \9 J/ v% f3 q+ D' m　　实验将试件分成五组，在不同的镀前处理工艺流程下进行镀前处理，然后在同一电镀条件下入槽电镀。各组试件具体处理条件见表5所示。
6 z1 _2 c3 G$ d- e  d表5  镀前处理条件及测量结果
/ z! T# l3 D3 m. O3 H* Z流程
组别
Ⅰ
% t/ p  E  O1 |+ p& {Ⅱ
Ⅲ
! c8 n; J" B; {/ f* C: ^2 z' _3 kⅣ
# r0 X" h: v) {7 b$ ~( q1 iⅤ
9 Y, \" ?- T- j" f: n- @* |0 l) P- [擦洗
7 a* Y' H" m% ?. M% e- u9 |/
/
5 H" d( x. ?; s0 u, M2 h3 C- W/
# V* R' b2 h2 C5 N/
! Z0 _, z2 M# c# Q4 g; X" g/
2 ?7 I( L  d2 q' W! h4 H酸洗
/
/
8 ~" r1 {% K1 H- p" D/
% E; `1 P; }8 |) J/
化学除油
5 q" ^7 ?, r: _. h+ R/
/
/
电化学除油
& K1 R. H& P9 r! ^/
. f$ R$ @: Z0 p/
, G3 n9 Q) Q+ W$ L$ e3 P, m1 J# u( t阳极处理
9 r) n+ Y8 T: V: o/
# o4 s. e7 }3 |' e5 a6 ?0 Z检验
6 d! G' O3 M4 R$ X7 {( F结合力
! Q6 @& K2 z8 N: m# O, U* u  f( ^脆性
不合格
( ]% k: o1 d) J1 ^) B# o不合格
' ]7 s2 x' h+ y, T5 R合格
- M" P5 p( l  N$ c; ]5 m合格
合格
9 g) M, u/ n& ^" a$ [9 W/
, z7 p( `8 Q% `# M/
2次30o
4次45o
5 O0 d$ y: N0 m( n4次45o
　　试样采用15×15×2mm2的铁片。实验时，温度为40℃±1℃，电流密度为40MA/dm2,阳极为纯净的2镍板，阴极为试件。
& R. {7 ?  S; R7 w0 X" {: t　　对电镀完的试件进行结合力和脆性两方面的检验。镀层结合力检验是采用定性的实验检测方法即锉刀试验法。所谓锉刀实验法是指用锉刀由基体向镀层方向成45o锉镀层边缘。如镀层不被带起或脱落，则为合格。
% j5 H, \$ H- T+ a　　当结合力良好时，再进行镀层的脆性检验。脆性检验采用的是弯曲法。弯曲法将试件夹在虎钳上反复弯曲，同时用放大镜观察弯曲部位的变化至出现第一条裂纹为止。
　　由表5的测量结果可知，采用新工艺，试件表面光洁性好，油污和氧化皮被除净，试件呈现出良好的受镀状态。镀层金属与基体金属间的结合力良好，镀层的均匀性、完整性都较好。
4 i- x4 N1 O! {9 p& Y' A3　结论
　　1.采用机械去毛刺、锉磨需镀部位的方法，防止工件表面呈现介电的不良状态；
- O8 C7 f2 S) ~/ R8 T　　2.将十二烷基硫酸钠作为碱添加剂，加强了基体表面的活性，去油速度快、质量好；
　　3.采用低温去油，使基体不受热应力影响；
3 H! Q% z% E0 w# W4 O+ d　　4.在化学除油和酸洗后，又采用电化学除油和阳极处理，大大地改变了基体表面的状态，提高了镀液的分散能力和覆盖能力，提高了镀层的均匀性、完整性，增强了镀层的结合力。【MechNet】
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